Kamery C1+ s CMOS senzory s globální závěrkou
mohou pracovat pouze s napájením z USB kabelu. Nicméně, některé
funkce jsou k dispozici pouze pokud je připojeno externí napájení
12 V DC. Pokud kamera C1+ pracuje jen s napájením z USB,
její funkce odpovídají kamerám C1:
Pokud je připojeno 12 V DC napájení, funkce kamer
C1+ je rozšířena o:
Kamery C1+ s CMOS senzory s rolující závěrkou ke své práci
vždy vyřadují připojené 12 V DC napájení.
Přesto kamery C1+ postrádají některé funkce, které jsou k
dispozici u větších a také těžších kamer C2:
Kamery C1+ nemají mechanickou závěrku, nezbytnou pro
automatické pořizování temných a bias snímků, zejména u vzdálených
nebo plně robotických sestav.
V kamerách C1+ nemůže být interní filtrové kolo.
Účinnost chlazení je u kamer C1+ mírně menší než je tomu u
kamer C2, rozdíl absolutních teplot senzoru je ale jen několik
stupňů Celsia.

Kamery C1 (vlevo), C1+ (uprostřed) a C2 (vpravo)
Série kamer |
C1 |
C1+ |
C2 |
Průřez čela kamery |
57 × 57 mm |
78 × 78 mm |
114 × 114 mm |
Délka kamery (bez adaptéru dalekohledu) |
42 mm |
80 mm |
65 mm |
Hmotnost kamery |
170 g |
675 g |
1000 g |
Napájení |
Pouze USB |
USB a 12 V DC |
Pouze 12 V DC |
Mechanická závěrka |
Ne |
Ne |
Ano |
Aktivní chlazení senzoru |
Ne |
Ano (12V DC) |
Ano |
Interní filtrové kolo |
Ne |
Ne |
Volitelné |
Externí filtrové kolo |
Ne |
Volitelné (12V DC) |
Volitelné |
Autoguider port |
Ano |
Ano |
Ne |
Rozdíly mezi kamerami C1, C1+ a C2
Mechanický návrh této série kamer ji činí kompatibilní s širokou
škálou adaptérů pro dalekohledy a objektivy, externími filtrovými
koly, Ethernet adaptéry apod.
Bohatá programová podpora a množství ovladačů dovoluje použití
kamer C1+ bez nutnosti investovat do programů 3. stran zejména díky
zdarma přiloženém programu pro ovládání kamer a řízení pozorování
SIPS. Ovladače ASCOM (pro Windows) a INDI (pro Linux), dodávané s
kamerou, umožňují integrovat kameru do řady dalších ovládacích
programů.
Kamery C1 jsou navrženy pro spolupráci s řídicím počítačem
(PC). Na rozdíl od např. digitálních fotoaparátů, které pracují
nezávisle na počítači, vědecké kamery obvykle vyžadují počítač pro
řízení práce, stahování, zpracování a ukládání snímků atd. K
ovládání kamery je zapotřebí počítač, který:
Je kompatibilní se standardem PC a provozuje moderní 32 nebo
64 bitový operační systém Windows.
Je kompatibilní se standardem PC a provozuje 32 nebo
64 bitový operační systém Linux.
Podporovány jsou také počítače Apple Macintosh s procesory
x64.
Kamery C1 používají ke spojení s řídicím PC rozhraní USB 3.0,
pracujícím na rychlosti 5 Gbps. Jsou ale také kompatibilní s rozhraním
a kabely USB 2.0.
Alternativně je možné použít rozhraní Moravian Camera Ethernet
Adapter. Tento adaptér dokáže připojit až 4 kamery série Cx (s
CMOS snímači) nebo Gx (s CCD snímači) a nabízí 1 Gbps a 10/100 Mbps
rozhraní Ethernet pro přímé spojení s řídicím počítačem. Protože
počítač pak s kamerami komunikuje protokolem TCP/IP, je možné do cesty
vložit např. WiFi most nebo jiné síťové zařízení.
Tip: USB standard nedovoluje použití USB kabelů delších než asi 5
metrů a USB 3.0 kabely jsou ještě kratší, aby bylo možné dosáhnout
velmi vysoké přenosové rychlosti. Na druhé straně komunikační protokol
TCP/IP, použitý ke spojení s kamerou přes síť Ethernet, je
směrovatelný, tedy vzdálenost mezi kamerou a řídicím počítačem může
být prakticky neomezená.
Poznamenejme, že kamera musí být připojena k nějakému optickému
systému (např. k dalekohledu), aby mohla vracet snímky. Kamera dokáže
exponovat dlouhou dobu, nezbytnou k zachycení velmi slabých objektů.
Pokud má být kamera používána s dalekohledem, musí být celá sestava
dalekohledu a montáže schopná plynule sledovat objekt po obloze během
dlouhých expozic.
Systém kamer C1+
Hlava kamery C1+ je navržena aby byla co nejmenší při zachování
veškeré funkčnosti, zejména účinného chlazení se senzorem v
hermetické komoře.
Kamery C1+ jsou vybaveny seřiditelnými adaptéry dalekohledů a
objektivů a také závitovými otvory pro uchycení na stativ nebo
ribinu pro upevnění na montáž. Kamery C1+ jsou také kompatibilní s
externími filtrovými koly kamer C2 — hlava
kamery obsahuje konektor pro jejich ovládání. Pokud je použito
externí kolo, mechanismus seřizování optické osy na kameře není
použit a k seřizování je použit mechanismus na externím kole.
Kamery C1+ tedy mohou používat velké množství adaptérů pro
dalekohledy včetně off-axis guider adaptérů apod.

Kamera C1+ s připojeným externím filtrovým
kolem
Pro kamery C1+ jsou k dispozici dva typy filtrových
kol, každé z nich schopné pojmout několik různých velikostí
filtrů:
Extra malé XS kolo pro 8 filtrů D31 mm bez objímky nebo v 1,25”
závitových objímkách.
Extra malé XS kolo pro 7 filtrů D36 mm bez objímky.
Malé S kolo pro 12 filtrů D31 mm bez objímky nebo v 1,25”
závitových objímkách.
Malé S kolo pro 10 filtrů D36 mm bez objímky.
Malé S kolo pro 7 filtrů D50 mm nebo 2" bez objímky nebo v
2” závitových objímkách.
Komponenty systému kamer C1+ zahrnují:
Hlava kamery C1+ s adaptérem kompatibilním s C1 se
závitem M42 × 0,75, vzdálenost ohniskové
roviny (BFD) 18,5 mm
Hlava kamery C1+ s adaptérem kompatibilním s C2 se čtyřmi
závitovými otvory M3 vzdálenými 44 mm a závitem M48 × 0,75, BFD
16,5 mm
Externí filtrové kolo velikosti XS (7 nebo 8
pozic)
Externí filtrové kolo velikosti S (10 nebo 12
pozic)
Pointační kamera C1
OAG adaptér se závitem M48 × 0.75 nebo M42 × 0,75 (T2)
Adaptér pro objektivy Nikon kompatibilní s C1
Adaptér pro objektivy Canon EOS kompatibilní s
C1
Adaptér M42 × 0.75
(T-závit), 55 mm BFD, kompatibilní s C1
Adaptér M48 × 0.75, 55 mm
BFD, kompatibilní s C1
Adaptér M42 × 0.75 (T-závit)
nebo M48 × 0.75, 55 mm BFD,
kompatibilní s C2
Adaptér pro objektivy Canon EOS kompatibilní s
C2
Adaptér pro objektivy Nikon kompatibilní s C2
Gx Camera Ethernet Adapter (x86 CPU)
Gx Camera Ethernet Adapter (ARM
CPU)
Externí filtrové kolo XS s 8 pozicemi pro
1.25”/D31 mm filtry
Externí filtrové kolo „XS“ se 7 pozicemi pro D36 mm
filtry
Externí filtrové kolo S s 12 pozicemi pro
1.25”/D31 mm filtry
Externí filtrové kolo S s 10 pozicemi pro D36 mm
filtry
Externí filtrové kolo S se 7 pozicemi pro
2”/D50 mm filtry
Kamery C1+ s globální závěrkou
Kamery C1+ s CMOS snímači Sony IMX s globální závěrkou
mají čtvercovými pixely velikosti 3,45 × 3,45 μm nebo 4,50 × 4,50 μm.
Všechny použité senzory jsou vybaveny tzv. globální
závěrkou. To znamená, že všechny pixely obrazu jsou
exponovány ve stejný čas, na rozdíl od senzorů s tzv. rolující
závěrkou, které exponují jednotlivé řádky obrazu jeden po
druhém. Pro dlouhé expozice statických objektů v tom není rozdíl,
ale při snímání pohybujících se objektů krátkými časy způsobují
senzory s rolující závěrkou deformace obrazu.

Ilustrace práce CMOS senzoru s globální
závěrkou
K dispozici jsou tři řady kamer C1+, lišící se
dynamickými rozsahy (bitovou hloubkou digitalizovaných pixelů) a
velikostí pixelů:
Kamery C1+ se senzory Sony IMX s
3,45 × 3,45 μm pixely, podporujícími 8 a 12 bitovou
digitalizaci. Protože každý 12 bitový pixel zabere při přenosu do PC dva
byte, stažená 12 bitového snímku zabere delší čas než stažení
8 bitového snímku. Maximální FPS je v 8 bitovém módu podstatě
vyšší.
Kamery C1+ se senzory Sony IMX s
3,45 × 3,45 μm pixely, podporujícími jen 12 bitovou
digitalizaci. Pro dlouhé expozice (astronomická fotografie,
vědecký výzkum) je vždy používána přesnější 12 bitová
digitalizace a nižší doba stažení snímku v 8 bitovém módu tak
jako tak není využívána. Jestliže jsou všechny ostatní parametry
kamer stejné (rozměry senzoru, rozlišení, velikost pixelu, šum,
…), nižší cena těchto kamer tak může být velice
atraktivní.
Kamery C1+ se senzory Sony IMX s
4,50 × 4,50 μm pixely a
pouze 12 bitovou digitalizací. Větší pixely znamenají větší
dynamický rozsah (do každého pixelu se vejde více elektronů než
pixel saturuje), ale také vyšší čtecí šum. Přesto je teoretický
maximální poměr signál/šum prakticky stejný díky většímu
signálu, který kamera dokáže akumulovat. Tyto kamery jsou také
vhodnější pro dalekohledy s delšími ohnisky, kde malé pixely
vedou na zbytečně převzorkované snímky, a také pro vědecké
aplikace, kde je dynamický rozsah velmi důležitý.
Kamery C1+ s 3,45 × 3,45 μm pixely a 8 bitovou i 12 bitovou digitalizací:
Model |
CMOS senzor |
Rozlišení |
Velikost pixelu |
Plocha snímače |
C1+3000 |
IMX252 |
2064 × 1544 pixelů |
3,45 × 3,45 μm |
7,12 × 5,33 mm |
C1+5000 |
IMX250 |
2464 × 2056 pixelů |
3,45 × 3,45 μm |
8,50 × 7,09 mm |
C1+12000 |
IMX253 |
4112 × 3008 pixelů |
3,45 × 3,45 μm |
14,19 × 10,38 mm |
Kamery C1+ s 3,45 × 3,45 μm pixely a pouze 12 bitovou digitalizací:
Model |
CMOS senzor |
Rozlišení |
Velikost pixelu |
Plocha snímače |
C1+3000A |
IMX265 |
2064 × 1544 pixelů |
3,45 × 3,45 μm |
7,12 × 5,33 mm |
C1+5000A |
IMX264 |
2464 × 2056 pixelů |
3,45 × 3,45 μm |
8,50 × 7,09 mm |
C1+12000A |
IMX304 |
4112 × 3008 pixelů |
3,45 × 3,45 μm |
14,19 × 10,38 mm |
Kamery C1+ s 4,50 × 4,50 μm pixely a pouze 12 bitovou digitalizací:
Model |
CMOS senzor |
Rozlišení |
Velikost pixelu |
Plocha snímače |
C1+7000A |
IMX428 |
3216 × 2208 pixelů |
4,50 × 4,50 μm |
14,47 × 9,94 mm |
Elektronika kamery
Hlavní role elektroniky CMOS kamery, mimo inicializace a
ovládání některých pomocných funkcí, je přenos dat z CMOS
detektoru do řídicího PC ke zpracování a ukládání. Na rozdíl
od kamer s CCD detektory, návrh kamery s CMOS čipy nedokáže
ovlivnit řadu důležitých parametrů, jako např. dynamický
rozsah (počet bitů na pixel).
Linearita senzoru
Odezva senzoru na světlo je velmi lineární. To znamená, že
kamera může být použita také pro nenáročné výzkumné projekty,
jako je např. fotometrie jasných proměnných hvězd apod.
Linearita senzorů s 3,45 × 3,45 μm pixely (vlevo) a s
4,50 × 4,50 μm pixely (vpravo)
Rychlost stahování
Již bylo uvedeno že existují dvě série kamer C1+,
lišících se použitými senzory. První série s
3,45 × 3,45 μm pixely nabízí čtyři čtecí módy:
8 bitový pomalý mód s rychlostí digitalizace
~132 MPx/s
12 bitový pomalý mód s rychlostí
digitalizace ~72 MPx/s
8 bitový rychlý mód s rychlostí digitalizace
~263 MPx/s
12 bitový rychlý mód s rychlostí
digitalizace ~132 MPx/s
A verze kamer C1+ s
3,45 × 3,45 μm pixely nabízí pouze jeden čtecí
mód:
A A verze kamer C1+ s
4,50 × 4,50 μm pixely nabízí také jeden čtecí
mód:
Výše uvedené rychlosti digitalizace jsou platné pro USB 3.0
připojení. Také poznamenejme, že časy stahování snímků nevedou
automaticky na odpovídající počet snímků za sekundu (FPS),
protože stažený snímek je zpracován a zobrazen, což rovněž
spotřebovává čas. Tento čas je zanedbatelný, pokud kamera
potřebuje na stažení snímku sekundy nebo i desítky sekund. Ale
v případě rychlé CMOS kamery je čas potřebný ke zpracování
snímku v PC (např. výpočet směrodatné odchylky snímku apod.)
významný a může být delší než skutečná doba stahování.
Zisk kamery
Senzory použité v kamerách C1+ nabízí programovatelné
zesílení 0 do 24 dB, což znamená násobení výstupního signálu
1× až
15,9×. Zesílení
může být nastavováno s krokem 0,1 dB.
Převodový poměr a čtecí šum
Obecně řada vlastností senzoru závisí na zesílení. Dále
tedy uvádíme parametry současně pro minimální i maximální
zesílení.
Parametry kamery se senzory o velikosti pixelu
3,45 × 3,45 μm:
Přesnost digitalizace |
12-bit |
12-bit |
8-bit |
8-bit |
Zesílení senzoru |
0 dB |
24 dB |
0 dB |
24 dB |
Plná kapacita pixelu |
11000 e- |
1100 e- |
2600 e- |
1100 e- |
Převodní faktor |
2,8 e-/ADU |
0,3 e-/ADU |
10,0 e-/ADU |
4,4 e-/ADU |
Čtecí šum |
2,2 e- RMS |
2,0 e- RMS |
4,2 e- RMS |
9,7 e- RMS |
Parametry kamery se senzory o velikosti pixelu
4,50 × 4,50 μm:
Přesnost digitalizace |
12-bit |
12-bit |
Zesílení senzoru |
0 dB |
24 dB |
Plná kapacita pixelu |
26000 e- |
2100 e- |
Převodní faktor |
6,3 e-/ADU |
0,5 e-/ADU |
Čtecí šum |
5,3 e- RMS |
3,9 e- RMS |
Ovládání expozice
Kamery C1+ jsou schopny velice krátkých expozic. Nejkratší
expoziční doba je 125 μs (1/8000
sekundy). To je současně také krok, v němž je délka expozice
zadávána. Tedy druhá nejkratší expozice tedy je 250 μs atd.
Ovládání dlouhých expozic je ovládáno z řídicího PC a pro
maximální délku expozice neexistuje žádný limit. Ve
skutečnosti je nejdelší expozice omezena saturací senzoru buď
dopadajícím světlem nebo temným proudem (viz. následující
podkapitola).
Kamery C1+ s rolující závěrkou
Série kamer C1+ s CMOS senzory Sony IMX s rolující závěrkou
aktuálně obsahuje jediný model se sensorem IMX533 s pixely velkými
3,76 × 3,76 μm.
Model |
CMOS senzor |
Rozlišení |
Velikost pixelu |
Plocha snímače |
C1+9000 |
IMX533 |
3008 × 3008 pixelů |
3,76 × 3,76 μm |
11,31 × 11,31 mm |
Na rozdíl od senzorů s globální závěrkou, senzory s rolující
závěrkou exponují jednotlivé řádky sekvenčně.

Ilustrace práce CMOS senzoru s rolující závěrkou při
snímání samostatných expozic

Ilustrace práce CMOS senzoru s rolující závěrkou při
snímání sériových expozic
Elektronika kamery
Ovládání senzorů s rolující závěrkou se podstatně liší od
senzorů s globální závěrkou a tedy i elektronika kamery
C1+9000 se hodně liší od ostatních modelů kamer C1+.
Kamera C1+9000 obsahuje 256 MB
paměti, do které je možné uložit až 14 snímků v plném
rozlišení. API kamery umožňuje sekvenční expozice, během
kterých je možné ukládat snímky do paměti rychleji, než je
řídicí počítač dokáže vyčítat. Sekvenční expozice jsou
přerušeny, když je interní paměť zaplněna snímky, které ještě
nebyly přečteny řídicím PC. Jak bylo vysvětleno dříve, senzory
s rolující závěrkou jsou schopny zahájit expozici snímku
zatímco předchozí snímek je teprve digitalizován.
Linearita senzoru
Odezva senzoru, použitého v kameře C1+9000 (a také
C2-9000), na světlo je velmi lineární. To znamená, že kamera
může být použita i pro náročné výzkumné projekty, jako je
např. fotometrie proměnných hvězd a tranzitujících exoplanet
apod.

Odezva senzoru IMX533 s rolující závěrkou ve
14 bitovém módu
Rychlost stahování
Kamery C1+9000 jsou vybaveny pamětí RAM, schopnou pojmout
několik snímků v plném rozlišení. Stahování snímku do řídicího
počítače je tak zcela nezávislé na procesu digitalizace,
protože stahování pouze přenáší již digitalizovaný obraz z
paměti kamery.
Čas potřebný ke stažení celého snímku závisí na
použitém čtecím módu a také zda je použito rychlé rozhraní
USB3 nebo pomalejší USB2:
Celý snímek, USB 3.0
(5 Gbps):
0,06 s
Celý snímek, USB 2.0
(480 Mbps):
0,40 s
Pokud je čten pouze výřez snímku, čas digitalizace
a stažení klesá. Rychlost ale není přímo úměrná počtu pixelů
vzhledem k určité fixní režii, nezávislé na velikosti čtené
oblasti:
Podrámec 1024 × 1024,
USB 3.0 (5 Gbps): 0,02 s
Podrámec 1024 × 1024,
USB 2.0 (480 Mbps): 0,05 s
Tip: Ovladač je někdy nucen přečíst větší část senzoru
vzhledem k omezením kladeným senzorem na rozměry a pozice
pod-rámců. Někdy může být dokonce nezbytné přečíst celý
senzor. Doporučujeme kliknout na tlačítko Adjust
Frame v záložce Frame nástroje pro ovládání
kamery programu SIPS. Rozměry a pozice zvoleného rámce jsou
pak upraveny tak, aby vyhovovaly limitům daným senzorem.
Upravený pod-rámec je pak možno přečíst bez nutnosti stahovat
větší část obrazu nebo dokonce celý snímek a poté jej ořezávat
ve firmware.
Elektronika kamer C1+9000 podporuje 2 × 2 binning v elektronice kamery
(hardware binning). Pokud je tento mód použitý, rychlost
stahování se zvýší, protože z kamery do PC je přenášeno méně
dat.
Celý snímek 2 × 2
binning, USB 3.0 (5 Gbps): 0,03 s
Celý snímek 2 × 2
binning, USB 2.0 (480 Mbps): 0,11 s
Rychlost stahování snímků přes Moravian Camera Ethernet
Adapter závisí jestli je použit 100 Mbps nebo 1 Gbps Ethernet,
jestli je kamera k zařízení Ethernet Adapter připojena přes
USB 2 nebo USB 3 a také je ovlivňována vytížením Ethernet
linky atd. Při použití přímé 1 Gbps Ethernet linky a USB 3 je
doba stažení snímku z kamery C1+9000 menší než
0,5 s.
Zisk kamery
Senzor s rolující závěrkou, použitý v kamerách C1+, nabízí
programovatelné zesílení 0 do 36 dB, což znamená násobení
výstupního signálu 1× až
63×.
Ovladač kamery akceptuje zesílení v rozsahu 0 až 4030, což
odpovídá přímo hodnotám registrů senzoru. Toto číslo ale
nereprezentuje zesílení ani v dB ani nevyjadřuje přímo
násobek. Nicméně ovladač kamery nabízí funkci, která toto
číslo převede současně na zesílení v dB a také na násobek
zesílení. Některé vybrané hodnoty jsou v následující
tabulce:
Číslo zesílení |
Zesílení v dB |
Násobek zesílení |
0 |
0,00 |
1,00× |
1000 |
2,34 |
1,32× |
2000 |
5,82 |
1,95× |
3000 |
11,46 |
3,74× |
4000 |
32,69 |
43,11× |
4030 |
35,99 |
63,00× |
Převodový poměr a čtecí šum
Obecně řada vlastností senzoru závisí na zesílení. Použité
senzory také obsahují dvě digitalizační cesty. Jedna cesta
nabízí velice nízký čtecí šum, ale nedokáže využít plný
dynamický rozsah pixelů. Další digitalizační cesta je schopná
zužitkovat plnou kapacitu pixelu, ale za cenu mírně vyššího
čtecího šumu. Zlomový bod nastává při zesílené 3× (asi 10 dB),
kde kapacita pixelu klesne z více jak 50 ke- na ~17 ke-. Čtecí šum poté klesne z
~3,2 e- RMS na
~1,5 e- RMS.
Číslo zesílení |
Zesílení dB |
Zesílení násobek |
Převodový poměr |
Čtecí šum RMS |
Plná kapacita pixelu |
0 |
0,0 dB |
1× |
3,10 e-/ADU |
3,81 e- |
50 800 e- |
2749 |
9,7 dB |
3× |
1,02 e-/ADU |
3,03 e- |
16 500 e- |
2750 |
9,7 dB |
3× |
1,02 e-/ADU |
1,55 e- |
16 500 e- |
4030 |
36,0 dB |
63× |
0,69 e-/ADU |
1,46 e- |
11 400 e- |
Dynamický rozsah senzoru, definovaný jako poměr
mezi plnou kapacitou pixelu a čtecím šumem, je největší při
použití zesílení 0, i když je čtecí šum mírně
větší:
Při zesílení 0 je dynamický rozsah
50 800 / 3,81 = 13 333×
Při zesílení 2750 je dynamický rozsah
16 500 / 1,55 = 10 645×
Také stojí za zmínku, že v reálných situacích není spodní
hladina šumu vždy definována čtecím šumem. Pokud kamera není
používána s velmi úzkým úzko-pásmovým filtrem (s FWHM jen
několik nm) a pod velmi tmavou oblohou, dominantní zdroj šumu
bývá jas oblohy. Pokud šum způsobený jasem oblohy přesáhne asi
4 e- RMS, extrémně nízký čtecí
šum, spojený s použitím zesílení 2750 a více, není využit a
dynamický rozsah je zbytečně omezen omezenou kapacitou
pixelu.
Jaké zesílení je tedy nejlépe použít? To záleží na
konkrétní aplikaci.
Zesílení nastavené na 2750 může být použito při
snímání přes úzko-pásmové filtry s přiměřeně krátkými
expozicemi, aby šum generovaný jasem oblohy nepřesáhl čtecí
šum. To je typické pro estetickou astro-fotografii, kde
menší kapacity pixelu neomezuje kvalitu výsledných
snímků. Ale i bez úzko-pásmových filtrů dovoluje
extrémně nízký čtecí šum sčítat větší množství kratších
expozic, aniž by šum pozadí výsledných snímků neúměrně rostl
díky akumulaci vysokého čtecího šumu jednotlivých
snímků.
Zesílení 0 nabízí nejvyšší dynamický rozsah senzoru,
což bývá důležité zejména ve výzkumných aplikacích. Pásma
propustnosti filtrů používaných ve fotometrii jsou relativně
široká a dominantním zdrojem šumu je jas oblohy. Ale
také při snímání přes RGB filtry při pořizování estetických
astro-fotografií může vyšší dynamický rozsah dovolovat
použití delších expozic, aniž by docházelo k saturaci
jasných částí snímaných galaxií nebo mlhovin, což zabraňuje
jejich dalším zpracování.
Binning
Ovladač kamery a uživatelské aplikace nabízejí velké
množství kombinací módů binningu až do 4 × 4 pixelů, stejně jako asymetrické módy
binningu 1 × 2, 1 × 3, 1 × 4,
2 × 4 atd. Aby byla umožněna
taková flexibilita, binning je prováděn v ovladači kamery
(programový binning) a nespoléhá na omezené možnosti hardware
senzoru.
Nevýhoda programového binningu je stejný čas stažení snímku
jako je tomu u plného rozlišení v módu 1 × 1. Pro typické použitá v astronomii, malý
zlomek sekundy navíc k času stažení je irelevantní, ale pro
aplikace citlivé na dobu stažení může být 2 × 2 binning v hardware kamery užitečný.
Binning v hardware
Kamery C1+9000 implementují kromě plného rozlišení
(binning 1 × 1) ve svém
hardware také 2 × 2
binning.
Upozornění: Binning v kameře je podporován od firmware
kamery verze 3.3 a novějších. Windows SDK podporuje
binning v kameře od veze 4.11 a programový balík SIPS
počínaje verzí 3.33.
Binning v kameře může být zapnut parametrem
HWBinning v konfiguračním souboru
'cXusb.ini', který je umístěn ve stejném
adresáři jako je samotná DLL ovladače
'cXusb.dll'.
[driver]
HWBinning = true
Pokud je parametr HWBinning nastaven
na true, používá se binning v hardware kamery. Tento mód
přináší rychlejší stahování, ale také zavádí několik
omezení:
Maximální binning je omeze na 2 × 2, vyšší módy binningu nejsou k
dispozici.
Asymetrické módy binningu (1 × 2, 2 × 1, ...) nejsou
podporovány.
Sčítání nebo průměrování pixelů
Tradiční význam anglického pixel binning
znamená sčítání sousedních pixelů. To pochází od CCD
senzorů, kde byl náboj v jednotlivých pixelech doslova
sléván dohromady v horizontálním registru nebo ve
výstupním uzlu snímače. Binning u CMOS senzorů se může
chvat rozdílně, pixely mohou být sčítány, ale také
průměrovány.
Teoreticky je výsledný poměr signál/šum (S/N)
binnovaného pixelu stejný bez ohledu na to, jestli jsou
pixely sčítány nebo průměrovány. Uvažme příklad binningu
2 × 2:
Pokud sečteme 4 pixely, signál se zvětší
4× a šum se zvětší
2× — tři aditivní operace zvětší šum
√((√2)^2×(√2)^2 ). Výsledný S/N je
2× větší, ale pouze pokud
součet všech pixelů nepřeteče kapacity výsledného
pixelu.
Pokud zprůměrujeme 4 pixely, signál zůstane
stejný, ale šum se zmenší na 1/2, protože i šum je
průměrován √((√2)^2×(√2)^2 )/4.
Výsledný S/N je opět 2×
větší, ale pouze pokud šum neklesne pod teoretické
minimum 1 bitu dynamického
rozlišení.
Ale v reálných senzorech může být výsledný poměr
signál/šum ovlivněn přetečením (saturací) výsledného
pixelu, pokud jsou pixely sčítány, nebo podtečením čtecího
šumu (poklesem pod 1 bit),
pokud jsou průměrovány.
Zatímco větší sourozenci kamery C1+9000 (C1×, C3 a C5) používají CMOS senzory s
plně 16 bitovým dynamickým
rozsahem, senzor použitý v kameře C1+9000 nabízí maximálně
14 bitový rozsah. Tedy je
možné sečíst až 4 pixely (2 × 2 binning) a výsledný pixel stále
nemůže přetéct dynamický rozsah 2 byte výsledného pixelu. Z tohoto důvodu
je pro binning u kamery C2-9000 standardně používáno
sčítání pixelů na místo průměrování, a to u programového
binningu i pokud je binning prováděn v hardware
kamery.
Nicméně, programový i hardware binning může být přepnut
na sčítání pixelů parametrem BinningSum v
konfiguračním souboru ovladače 'cXusb.ini':
[driver]
BinningSum = true
Poznamenejme, že existuje ještě jedna možnost binnování
pixelů — v aplikačním programu. V
tomto případě není binning prováděn ani v hardware kamery,
ani v jejím ovladači. Snímek s plným rozlišením je stažen
a až aplikační program provede programový binning.
Programový balík SIPS pixely při binningu sčítá a nikoliv
průměruje, ale současně při tom převádí snímky z
16-bitového na 32-bitové rozlišení. To znamená, že S/N
binnovaných snímků vždy roste, pixely nikdy nesaturují a
současně čtecí šum nemůže dosáhnout dolního limitu.
Nevýhodou tohoto způsobu je dvojnásobná délka výsledných
snímků.
Binning ve fotometrii
Saturované pixely v obrazu jasných hvězd nepředstavují
problém pro estetickou astro-fotografii, ale fotometrické
měření je zcela neplatné pokud libovolný pixel v ploše
měřeného objektu dosáhl maximální hodnoty, protože pak
není možné učit kolik světelného toku bylo ztraceno.
Programy zpracovávající fotometrii (např. nástroj
Fotometrie programu SIPS) by měly saturované pixely
detekovat a dané fotometrické měření označit za neplatné,
aby se do světelné křivky nezaváděly chybné body.
Ale během binnování (ať už sčítáním nebo průměrováním)
je informace o tom, že nějaký pixel dosáhl saturační
úrovně, ztracena (s výjimkou kdy všechny binnované pixely
jsou saturovány). Použití binningu ve výzkumných
aplikacích (fotometrie a astrometrie) tedy může vést k
chybám, způsobeným ztraceným světelným tokem u
saturovaných pixelů, který ale není detekován programy
provádějícími zpracování.
Z tohoto důvodu je chování programového i hardware
binningu u kamer C3 konfigurovatelné dalším parametrem
BinningSaturate konfiguračního souboru ovladače
'cXusb.ini':
[driver]
BinningSaturate = true
Pokud je parametr BinningSaturate nastaven na
true, výsledný binnovaný pixel je saturován, pokud je
saturován libovolný zdrojový pixel. Pro estetickou
astro-fotografii může tento parametr zůstat na hodnotě
false, což může vést k mírně lepšímu prokreslení jasných
hvězd. Ale u vědeckých aplikací by tento parametr vždy měl
být true.
Ovládání expozice
Nejkratší teoretický expoziční čas kamer C1+9000 je
49 μs.
Nicméně, takto krátké expozice nemají mnoho praktických
aplikací, speciálně v astronomii. Firmware kamery zaokrouhluje
expoziční časy na 100 μs intervaly, tedy reálně je nejkratší expoziční
čas obou modelů kamer 100 μs.
Pro maximální délku expozice neexistuje žádný limit. Ve
skutečnosti je nejdelší expozice omezena saturací senzoru buď
dopadajícím světlem nebo temným proudem (viz. následující
podkapitola).
Chlazení a napájecí zdroj
Jak bylo zmíněno v úvodu, kamery C1+ dokáží pracovat pouze s
napájením z USB kabelu. Kamera je pak schopná pořizovat snímky a
ovládat (pointovat) montáž dalekohledu prostřednictvím
“autoguider” portu. Nicméně aktivní chlazení senzoru (a také
ovládání filtrového kola) je možné pouze pokud je přivedeno i
externí napájení 12 V DC.
Regulované termoelektrické chlazení je schopné ochladit CMOS o
více než 40 °C pod okolní teplotu.
Horká strana Peltiérova článku je chlazena ventilátorem. Teplota
senzoru je regulována s přesností +/-0,1 °C. Vysoký rozdíl teplot a přesná regulace
zajišťují velmi nízký temný proud pro dlouhé expoziční časy a
současně dovoluje správkou kalibraci snímků.

Vstup vzduchu chladicího ventilátoru kamer C1+ je na
spodní straně kamery (vlevo), výstup vzduchu pak na horní straně
(vpravo)
Hlava kamery obsahuje dva teplotní senzory — první měří přímo teplotu pouzdra CMOS senzoru, druhý
měří teplotu uvnitř hlavu kamery.
Účinnost chlazení mírně závisí na množství tepla
generovaného senzorem použitým v kameře:
Obecně senzory s menším rozlišením generují méně tepla a
tedy dosahují nižší teploty.
A verze kamer, používající senzory s omezenými
čtecími módy, také generují méně tepla a dosahují nižších
teplot.
Efektivita chlazení závisí na okolních podmínkách a také na
napájejí kamery. Pokud napájecí napětí klesne pod 12 V, maximální rozdíl teplot se také sníží.
Chlazení CMOS senzoru |
Termoelektrické (Peltiérovy) články |
Maximální Δ
T |
~40 °C pod okolím |
Regulovaný Δ T |
35 °C pod okolím (při 90%
chlazení) |
Přesnost regulace |
0,1 °C |
Chlazení horké strany |
Nucený oběh vzduchu (ventilátor) |
Specifikace chlazení senzoru

Kamera C1+3000A dosahující teploty senzoru -45°C pod
okolní teplotou
Napájecí zdroj
Napájení 12 V DC dovoluje kameře pracovat z jakéhokoliv
(i nestabilizovaného) zdroje včetně baterií, síťových adaptérů
apod. S kamerou je dodáván univerzální 100–240 V AC/50–60 Hz adaptér
o výkonu 60 W. Ačkoliv spotřeba
kamery nepřesahuje 25 W, zdroj s
60 W zajišťuje kvalitní napájení
bez rušení a šumů.
Napájení hlavy kamery |
12 V DC |
Spotřeba kamery |
<1 W bez
chlazení |
|
22 W chlazení 100% |
Napájecí konektor |
5,5/2,5 mm, + uprostřed |
Vstupní napětí adaptéru |
100-240 V AC/50-60 Hz |
Výstupní napětí adaptéru |
12 V DC/5 A |
Maximální výkon adaptéru |
60 W |
Specifikace napájecího zdroje
Upozornění: Napájecí konektor na hlavě kamer má plus pól na
středovém kolíku. Ačkoliv všechny moderní zdroje používají
tuto konfiguraci, vždy se přesvědčte, že použité napájení má
správnou polaritu.

Napájecí zdroj 12 V DC/5 A pro
kameru C1+
Autoguider konektor
Řada zejména masově vyráběných montáží hvězdářských dalekohledů
není natolik precizní, aby udržela obraz hvězd perfektně kruhový
během dlouhé expozice bez korekcí jejího chodu. Chlazené
astronomické kamery a digitální zrcadlovky dovolují pořizovat
perfektně ostré snímky s vysokým rozlišením, takže i malá
nepravidelnost v chodu montáže se projeví deformací obrazu hvězd.
Kamery C1+ byly navrhovány i pro automatické pointování montáží
astronomických dalekohledů.
Kamery C1+ nemají mechanickou závěrku ani jinou pohyblivou
součást (s výjimkou magneticky levitujícího ventilátoru).
Elektronická závěrka dovoluje velmi krátké expozice a rovněž bez
problémů zvládne pořízení tisíců snímků během krátké doby, což je
nezbytné pro kvalitní pointaci.
Kamery C1+ pracují ve spolupráci s počítačem (PC). Korekce
chodu montáže nejsou počítány ve vlastní kameře, ta jen odesílá
snímky do řídicího počítače. Software pracující v PC poté spočítá
rozdíl od požadovaného stavu a pošle korekce montáži dalekohledu.
Výhodou použití PC k výpočtu korekcí je skutečnost, že současné
počítače disponují výpočetním výkonem, který o mnoho řádů
přesahuje výkon i toho nejlepšího procesoru zabudovaného v kameře.
Algoritmy pointace pak mohou určit centroid hvězdy se
sub-pixelovou přesností, mohou srovnávat více hvězd a tím omezit
vliv seeingu apod.
Vypočítané korekce mohou být odeslány zpět montáži
prostřednictvím komunikační linky mezi montáží a PC. Pokud ale
řídicí jednotka montáže nepodporuje tuto funkci (příkazy Pulse
Guide) lze použít tzv. „Autoguider“ portu. Stačí spojit
kameru C1+ s montáží 6 žilovým kabelem a řídit montáž
prostřednictvím kamery.
Maximální proud, který může každý pin kamery C1+ spínat, je
400 mA. Pokud montáž nepracuje s autoguider portem jako s
logickými vstupy, ale spíná jimi přímo korekční motory, musí být
mezi kameru C1 a montáž vřazen reléový oddělovač, který bezpečně
zaručuje spínání motorů montáže.

Standardní 6 pinový Autoguider port je umístěn vedle
USB3 portu na zadní straně kamer C1+
Autoguider port odpovídá de-facto standardu zavedenému
automatickým pointerem SBIG ST-4. Význam pinů v konektoru je
následující:
 |
1 |
R.A. + (Vpravo) |
2 |
Dec + (Nahoru) |
3 |
Dec – (Dolů) |
4 |
R.A. – (Vlevo) |
5 |
Common (Zem) |
6 |
Nezapojeno |
|
Mechanické specifikace
Kompaktní a robustní hlava kamery měří pouze 78 × 78 × 80 mm.
Hlava je vyrobena z kvalitního duralu CNC obráběním a černě
eloxována. Hlava obsahuje USB-B konektor, konektor
Autoguider portu, konektor pro ovládání externího
filtrového kola napájecí konektor 12 V DC.
Přední strana kamery C1+ není určena přímo pro uchycení
adaptéru pro dalekohled nebo objektiv. Na místo něj je vyrobena
pro seřiditelnou základnu, na kterou jsou teprve montovány
vlastní adaptéry pro dalekohled. K dispozici jsou dva druhy
těchto základen pro adaptéry:
Základna pro adaptéry kamer C1 se závitem
M42 × 0,75
(T-závit) a vzdáleností ohniskové roviny (BFD)
18,5 mm. BFD 18,5 mm
odpovídá kamerám C1 se závitovým adaptérem M42 × 0,75. Pro kamery C1 je k
dispozici řada prodlužovacích adaptérů, jako například závitový
adaptér M48 × 0,75
nebo M42 × 0,75
(T-závit) s BFD 55 mm, Canon EOS a Nikon bajonet atd. Všechny
tyto adaptéry jsou tak kompatibilní také s kamerami
C1+. Na rozdíl od kamer série C1, u kamer C1+ jsou tyto
adaptéry uchyceny na základně se seřiditelnou optickou
osou.
Základna pro adaptéry kamer C2 s BFD
16,5 mm. Tento adaptér obsahuje čtyři závitové
otvory M3 ve vzdálenosti 44 mm a také závit M48 × 0,75. Poznamenejme,
že BFD 16,5 mm odpovídá velkým chlazeným
kamerám C2 bez filtrového kola. Je tedy možné použít všechny
adaptéry určené pro kamery C2 stejně jako externí filtrová
kola. Pokud je základna adaptéru použita s filtrovým
kolem, neobsahuje pružiny a červíky nutné pro seřizování optické
osy. Externí filtrová kola totiž obsahují základny pro
seřiditelné adaptéry série C2, které jsou v tomto případě
použity.

Kamera C1+ s adaptérem kompatibilním s C1 (vlevo) a s
adaptérem kompatibilním s C2 (vpravo)
Velikost hlavy |
78 mm × 78 mm × 80 mm (bez základny adaptérů) |
Vzdálenost ohniskové roviny |
18,5 mm
(se základnou adaptérů C1) |
|
16,5 mm
(se základnou adaptérů C2) |
Hmotnost hlavy kamery |
0,68 kg |
Mechanické specifikace
Kamera C1+ se základnou pro adaptéry kamer C1

Čelní rozměry kamer C1+ se základnou pro adaptéry
kamer C1

Boční rozměry kamer C1+ se základnou pro adaptéry
kamer C1
Kamera C1+ se základnou pro adaptéry kamer C2

Čelní rozměry kamer C1+ se základnou pro adaptéry
kamer C2

Boční rozměry kamer C1+ se základnou pro adaptéry
kamer C2
Kamera C1+ s externím filtrovým kolem velikosti
XS
Kamery C1+ mohou být vybaveny stejnými externími filtrovými
koly jako kamery série C2. V takovém případě je na kamerách
C1+ nutno použít základnu pro adaptéry kamer C2, na kterou je
externí filtrové kolo uchyceno.
Pokud je použito externí filtrové kolo, jsou na něm použity
adaptéry pro kamery C2 nebo G2 Mark II.

Čelní rozměry kamer C1+ s externím filtrovým
kolem

Boční rozměry kamer C1+ s externím filtrovým
kolem
Externí filtrové kolo velikosti S má větší průměr
(viz. Externí filtrová kola), vzdálenosti čelní
roviny od senzoru jsou ale u všech externích kol
identické.
Volitelné příslušenství
Ke kamerám C1+ je nabízena celá řada příslušenství
rozšiřujícího funkce kamery a pomáhajícího zabudovat kameru do
celé pozorovací sestavy.
Adaptéry dalekohledů
Kamery C1+ mohou pracovat se dvěma druhy adaptérů
pro dalekohledy a objektivy:
Adaptéry pro kamery C1. Tyto adaptéry jsou
uchyceny pře závit M42 × 0,75 s BFD
18,5 mm. Na kameře C1+ musí byt namontována
základna adaptérů kompatibilní s kamerami C1.
Adaptéry pro kamery C2. Adaptéry kamer
C2 jsou uchyceny na základnu C2 adaptérů dovolující
seřizování optické osy. Tato základna je vyrobena na
předním plášti externích filtrových kol nebo na
samostatné základně, která použita u kamer bez externího
filtrového kola. Filtrové kolo nebo samostatná základna
adaptérů C2 je uchycena s použitím čtyř závitových
otvorů M3 na ploše 16,5 mm od
senzoru.
Pokud má být adaptér kamer C2 použit bez
filtrového kola, je nezbytné použít dva adaptéry
současně — nejprve základnu C2
adaptérů pro kamery C1+ a na ní základna seřiditelných
adaptérů kamer C2. Nicméně taková kombinace je
nadbytečná, i když možná. Většina adaptérů pro kamery C2
existuje i ve variantě pro kamery C1 a jsou tedy
použitelné s kamerou C1+ vybavenou základnou pro
adaptéry C1.
Základna pro seřiditelné adaptéry kamer C2 je
vyrobena i na přední straně externích filtrových kol.
Externí filtrová kola vyžadují použití základny pro C2
adaptéry na kameře C1+ a poté lze používat všechny
adaptéry kamer C2.
Ilustrace kombinací různých adaptérů a filtrových kol je
zobrazena na schematu v podkapitole Systém kamer C1+.
Adaptéry pro kamery C1+ se základnou adaptérů
kompatibilních s C1
Adaptéry jsou namontovány a základně adaptérů
kompatibilních s kamerami C1. Tato základna dovoluje
seřizování optické osy.
T-závit s BFD 55 mm — závitový adaptér se závitem M42 × 0,75, zachovává
vzdálenost ohniskové roviny 55 mm.
M48 × 0,75 s BFD
55 mm — závitový adaptér se
závitem M48 × 0,75, zachovává
vzdálenost ohniskové roviny 55 mm.
Bajonet Nikon — standardní adaptér pro objektivy Nikon,
zachovává BFD 46,5 mm.
Bajonet Canon EOS — standardní adaptér pro objektivy Canon EOS,
zachovává BFD 44 mm.

Adaptéry kamer C1, kompatibilní s kamerami
C1+
Adaptéry pro kamery C1+ se základnou adaptérů
kompatibilních s C2 a externím filtrovým kolem
Kamery C1+ používají stejná filtrová kola jako
kamery série C2. Externí filtrová kola mají základnu pro
seřiditelné adaptéry C2.
2 palcový okulárový adaptér — adaptér pro okulárový výtah s průměrem 2
palce.
T-závit krátký — adaptér s vnitřním závitem M42 × 0,75 mm.
T-závit s 55 mm
BFD — adaptér s vnitřním závitem
M42 × 0,75 mm, zachovávající
vzdálenost ohniskové roviny 55 mm.
M48 × 0,75
krátký — adaptér s vnitřním
závitem M48 × 0,75 mm.
M48 × 0,75 s 55 mm
BFD — adaptér s vnitřním závitem
M48 × 0,75 mm, zachovávající
vzdálenost ohniskové roviny 55 mm.
Bajonet Canon EOS — standardní adaptér pro bajonet objektivů
Canon EOS, zachovávající vzdálenost ohniskové roviny
44 mm.
Bajonet Nikon F — standardní adaptér pro bajonet objektivů
Nikon, zachovávající vzdálenost ohniskové roviny
46,5 mm.
Uchycení kamery přímo na montáž
Kamery C1+ jsou vybaveny stativovým závitem
(0,25 palce) na spodní straně. Tento závit
může být použit k připojení 1,75 palcové ribiny (standard Vixen).
Poté je možné kameru, např s fotografickým objektivem, uchytit
přímo na rozličné montáže dalekohledů podporující tento
standard.

1,75" lišta standardu Vixen pro uchycení hlavy
kamery C2 k montáži
Další možnost je využít čtyř závitů M4, také umístěných na
spodní straně hlavy kamery.

Pozice stativového závitu a čtyř závitů M4
na spodní straně kamery C1+
Kontejner pohlcovače vlhkosti vyměnitelný bez
nástrojů
Kamery C1+ používají stejný kontejner pro silikagel jako
větší kamery C2 a kamery C3 a C4 se standardním chlazením.
Celý kontejner je možné odšroubovat, takže je možné vyměnit
silikagel bez nutnosti sejmout kameru z dalekohledu.

Celý kontejner pohlcovače vlhkosti může být vysušen
nebo může být jeho obsah po odšroubování perforovaného
vnitřního víčka vysypán a vysušen zvlášť
Standardně je s kamerou dodáván kontejner, který
nepřesahuje profil hlavy kamery. Je vybaven štěrbinou pro
nástroj (nebo např. minci), dovolující povolení a opětovné
utažení kontejneru.
Návrh dovoluje použití několika volitelných
variant:
Hermetická zátka se závitem, dovolující zatěsnění
vysušeného silikagelu pokud není kontejner bezprostředně
zašroubován do kamery.
Alternativní (poněkud delší) kontejner pro silikagel,
navržená tak, aby jej bylo možno odšroubovat (stejně jako
zašroubovat a dotáhnout) bez použití nástrojů.
Srovnání standardního kontejneru a kontejneru pro
ruční manipulaci (vlevo), volitelná zátka a oba kontejnery
(vpravo)
Moravian Camera Ethernet Adapter
Zařízení Moravian Camera Ethernet Adapter dovoluje
připojení až 4 kamer Cx libovolného typu na jedné straně a
1 Gbps Ethernet rozhraní na druhé straně. Tento adaptér tak
dokáže zpřístupnit připojení kamery Cx s použitím
směrovatelného protokolu TCP/IP na prakticky neomezenou
vzdálenost.
Jednotka Moravian Camera Ethernet Adapter (vlevo) a
adaptér se dvěma připojenými kamerami (vpravo)
Zařízení Moravian Camera Ethernet Adapter je detailně
popsáno zde.
Podpora software
Vždy používejte poslední verze systémových ovladačů pro Windows
i Linux. Starší verze ovladačů nemusí podporovat nové modely
kamer, případně nové verze existujících řad.
Pokud je kamera ovládána přes Moravian Camera Ethernet
Adapter, vždy se ubezpečte, že firmware v jednotce je
aktualizován na nejnovější verzi.
Také vždy používejte polední verzi programu SIPS, starší verze
nemusí nové kamery správně podporovat. Pokud používáte ovladače
pro programy třetích stran (např. ASCOM nebo INDI), vždy ovladače
aktualizujte na polední verzi, která je k dispozici.
SIPS
Program SIPS (Scientific Image Processing System),
dodávaný spolu s kamerou, dovoluje kompletní ovládání kamer
(expozice, chlazení, výběr filtrů atd.). Také podporuje
automatické sekvence snímání přes různé filtry, s rozdílným
binningem apod. S plnou podporou ASCOM standardu může SIPS
ovládat celou hvězdárnu. Konkrétně montáže dalekohledů, ale
také další zařízení (motorová ostření, kopule nebo odsuvné
střechy, GPS přijímače apod.).
SIPS zahrnuje nástroje pro automatickou pointaci, včetně
tzv. dithering (řízené vzájemné posuny mezi
jednotlivými snímky). Jsou podporovány oba způsoby ovládání
montáže — přes rozhraní
autoguider port (kabel s 6 vodiči) a také
Pulse-Guide API programové rozhraní ovladače montáže.
Pro velmi kvalitní montáže, schopné sledoval pole bez nutnosti
pointace po dobu jedné expozice, podporuje SIPS mezi-snímkovou
pointaci pouze na základě porovnávání snímků z hlavní
zobrazovací kamery.

SIPS ovládající celou hvězdárnu (zobrazen v tmavé
barevné paletě)
Schopnosti programu SIPS nekončí u ovládání kamery a
hvězdárny. SIPS obsahuje řadu nástrojů pro kalibraci snímků,
práci s 16 a 32 bitovými FITS
soubory, zpracování celých množin snímků (např. medián množiny
apod.), transformace snímků, export snímků do běžných formátů
atd.
SIPS pracuje s FITS soubory, podporuje kalibrace i
zpracování snímků
Protože prví S ve zkratce SIPS znamená
Scientific (vědecký), program podporuje astronomickou
redukci snímků a také fotometrické zpracování celých řad.
SIPS se soustřeďuje na astrometrické a fotometrické
zpracování snímků, ale obsahuje i základní funkce pro
zpracování astronomických fotografií
Program SIPS je zdarma ke stažení z tohoto www serveru. Všechny funkce
jsou podrobně popsány v uživatelské příručce, nainstalované s
každou kopií programu.
Automatická pointace
Programový systém SIPS dovoluje automatickou pointaci
montáže dalekohledu s použitím samostatné pointační
kamery. Správně a spolehlivě pracující automatická
pointace využívající výhod výpočetního výkonu počítačů PC
(např. výpočet centroidu pointační hvězdy z mnoha pixelů
dovolující dosažení sub-pixelové přesnosti) není úplně
triviální úkol. Tomu odpovídá i množství parametrů, které
je nutno programu zadat (nebo nechat automaticky
určit).

Okno nástroje Guider programu
SIPS
Nástroj Guider pak dovoluje automatickou
pointaci zapínat a vypínat, kalibrovat parametry pointace
a přepočítávat je po změně deklinace dalekohledu bez
nutnosti nové kalibrace. Nová kalibrace také odpadá po
přeložení německé montáže. Okno také zobrazuje časové
průběhy zjištěných odchylek pointační hvězdy v obou osách
od referenční polohy. Délka vlastního průběhu i rozsah
grafů jsou volně nastavitelné, takže jejich zobrazení lze
přizpůsobit nepřesnostem a délce periodické chyby dané
montáže. Také je zobrazován kompletní záznam o kalibraci,
zjištěných odchylkách, provedených korekcích apod. Záznam
lze kdykoliv uložit do textového souboru.
Alternativou klasické pointace je mezisnímková
pointace, navržená pro moderní montáže, které jsou natolik
přesné, že udrží chod se sub-pixelovou přesností po dobu
jediné expozice a viditelné nepravidelnosti se objeví až
za dobu přesahující několik expozic. Mezisnímková pointace
pak provádí jemné opravy polohy montáže mezi jednotlivými
expozicemi, což zamezuje cestování snímaných
objektů po ploše detektoru během doby pozorování. Tato
metoda pointace používá hlavní kameru, nevyužívá další
pointační kameru a přirozeně nepotřebuje ani OAG nebo
samostatný pointační dalekohled.

Parametry mezisnímkové pointace v záložce
Pointace okna nástroje Kamera
Pokročilá rekonstrukce barev z barevných
kamer
Barevné snímače mají červené, zelené a modré filtry
(Bayerova maska) aplikovány přímo na jednotlivé
pixely.
Každý pixel registruje světlo pouze určité barvy
(červené, zelené nebo modré). Barevný snímek ale obsahuje
informaci o všech barvách v každém pixelu. Je tedy
nezbytné dopočítat ostatní barvy z hodnot okolních
pixelů..
Existuje řada způsobů jako dopočítat chybějící barvy
jednotlivých pixelů — od
jednoduchého rozšíření barev do okolních pixelů (tato
metoda vede k obrázkům s viditelnými barevnými chybami)
přes přesnější metody bilineární nebo bikubické
interpolace okolních pixelů až po sofistikované
víceprůchodové metody.
Bilineární interpolace poskytuje výrazně lepší výsledky
než prosté rozšíření chybějících barev do okolních pixelů
a přitom je dostatečně rychlá. Pokud je ale rozlišení
optiky blízké velikosti jednotlivých pixelů, u jemných
detailů vznikají barevné artefakty, jak ukazuje obrázek
dole vlevo.
Syrový obraz nahoře s barvami dopočítanými
bi-lineární interpolací (vlevo) a stejný syrový snímek,
ale zpracovaný víceprůchodovým algoritmem rekonstrukce
barev (vpravo)
Víceprůchodová metoda je výrazně pomalejší ve srovnání
s jednoprůchodovou bilineární interpolací, její výsledky
jsou ale zejména v detailech výrazně lepší. Tato metoda
dovoluje využít rozlišení barevných kamer skutečně na
maximum.
SIPS nabízí volbu metody interpolace Bayerovy masky
v nástrojích Image Transform i New Image
Transform. Pro rychlé náhledy nebo v případě, že
nejmenší zobrazený detail svými rozměry hodně převyšuje
velikost jednoho pixelu (ať již vlivem optiky či
atmosféry), je rychlá bilineární interpolace dostačující.
Pro nejlepší výsledky je ale vhodné použít víceprůchodovou
metodu.
Ovladače pro programy třetích stran
Pravidelně aktualizovaný Sofware Development Kit pro Windows dovoluje
ovládat všechny kamery z libovolných aplikací, stejně jako z
prostředí Python apod.
K dispozici jsou ovladače standardu ASCOM a také ovladače
po programové systémy třetích stran (např. TheSkyX, AstroArt,
atd.). Navštivte stránku download tohoto www serveru se seznamem všech
ovladačů.
Knihovny a ovladače standardu INDI pro 32 bitový i 64 bitový Linux pracující na procesorech x86 a
ARM jsou rovněž k dispozici ke stažení. S kamerou jsou dodávány také
ovladače pro program TheSkyX pracující pod systémem macOS.
|